A surface free energy-based characterization of PEG-PLA coating

Abstract

The field of health has a dynamic structure in terms of its basic structure and therefore needs constant change and development. In addition, limited resources in the field of health and increasing health expenditures around the world have increased the need for new approaches in this field. Polymers have played a vital role in the development of new approaches, especially with their increasing market shares. Initially, the use of polymers was limited mainly as implants and medical devices to ensure the smooth functioning of injured or ruptured tissues or organs, and to protect and improve human living conditions. Advances in polymer engineering, such as new coating technologies, have allowed polymers to be used in a wider range of applications. As the application areas of polymers have expanded, their usage patterns have also changed. Polymer-based approaches are also offered to develop targeted therapeutic or diagnostic procedures, through polymer coating of other materials for use in the body. At this point, PEG-PLA are FDA-approved polymers that are often used in polymer coatings. Coating a material with a PEG-PLA mixture in a suitable combination provides different contributions such as wear rate, hydrophilicity, mechanical resistance, and is accepted as one of the promising approaches that minimizes each other's deficiencies. However, one of the most important factors in coating applications is the surface free energy. At this point, the main purpose of this study is to investigate the surface free energies in computer environment by means of static contact measurements of surfaces coated with PEG-PLA mixtures at different rates. As a result of the study, it was observed that the surface free energy decreased as the static contact angle increased. Neumann, Wu, Acid-Base, Fowkes and OWRK methods were used to calculate the surface free energies. SFE measurements in the Neumann method were taken into account, and it was concluded that among the PEG-PLA mixtures in different combinations, the mixture number 5 was the most suitable combination for coating the relevant surface due to its high surface free energy. It is expected that this study will pave the way for the determination of the appropriate combinations for the coating to be made at the point of improving the properties of a material to be used in the field of health, and the effective use of limited resources. Thus, it is expected that the analysis of the coatings made will shed light on future studies on realizing coatings suitable for the surface and providing the desired properties in a cost-effective framework.

Sağlık alanı, temel yapısı itibariyle dinamik bir yapıya sahiptir ve bu nedenle sürekli değişim ve gelişime ihtiyaç duymaktadır. Ayrıca sağlık alanında sınırlı kaynakların bulunması ve dünya genelinde artan sağlık harcamaları bu alanda yeni yaklaşımlara olan ihtiyacı artırmıştır.Polimerler, özellikle artan pazar payları ile yeni yaklaşımların geliştirilmesinde hayati bir rol oynamıştır. Başlarda, polimerlerin kullanımı, yaralanan veya parçalanan doku veya organların sorunsuz bir şekilde işlevini yerine getirmesini sağlamak, insanın yaşam koşullarını korumak ve iyileştirmek için temel olarak implant ve tıbbi cihaz olarak kullanımları sınırlıydı. Yeni kaplama teknolojileri gibi polimer mühendisliğindeki gelişmeler, polimerlerin daha geniş uygulama alanlarında kullanılmasını sağlamıştır. Polimerlerin uygulama alanları genişledikçe kullanım şekilleri de değişmiştir. Polimerlerin vücutta kullanılacak diğer malzemelerin polimer kaplanması yoluyla, hedefe yönelik tedavi veya teşhis prosedürleri geliştirmek için polimer bazlı yaklaşımlar da sunulmaktadır. Bu noktada, PEG-PLA, polimer kaplamalarda sıklıkla kullanılan FDA onaylı polimerlerdir. Bir malzemenin uygun bir kombinasyonda PEG-PLA karışımı ile kaplanması aşınma hızı, hidrofiliklik, mekanik direnç gibi farklı katkılar sağlamakla beraber birbirlerinin eksikliklerini en aza indiren umut verici yaklaşımlardan biri olarak kabul edilmektedir. Ancak yapılan kaplama uygulamalarında en önemli faktörlerden biri yüzey serbest enerjisidir. Bu noktada, bu çalışmanın temel amacı, farklı oranlarda PEG-PLA karışımları ile kaplanmış yüzeylerin statik temas ölçümleri aracılığıyla bilgisayar ortamında yüzey serbest enerjilerinin araştırılmasıdır. Çalışma sonucunda, statik temas açısı arttıkça yüzey serbest enerjisinin azaldığı gözlemlenmiştir. Yüzey serbest enerjilerinin hesaplanılmasında Neumann, Wu, Asit-Baz, Fowkes ve OWRK yöntemlerin kullanılmıştır. Neumann yöntemindeki SFE ölçümleri dikkate alınmış olup, farklı kombinasyonlardaki PEG-PLA karışımları içerisinden, yüksek yüzey serbest enerjisi nedeniyle 5 numaralı karışımının ilgili yüzeyin kaplanmasında en uygun kombinasyon olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bu çalışmanın, sağlık alanında kullanılacak olan bir malzemenin özelliklerinin, kaplama yöntemiyle geliştirilmesi noktasında yapılacak kaplama için uygun kombinasyonların belirlenmesi ve sınırlı kaynakların etkin bir şekilde kullanımına yönelik yapılacak çalışmaların önünü açması beklenmektedir. Böylece, yapılan kaplamaların analizlerinin gerçekleştirilerek, yüzeye uygun kaplamaların gerçekleştirilmesi ve istenen özelliklerin maliyet-etkin bir çerçevede sağlanması noktasında gelecek çalışmalara ışık tutması beklenmektedir.